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24 m浓密机的受力分析与改进

更新日期:2017-01-16 17:45:29 浏览次数:772 编辑:lynn

  在大、中型矿山选矿作业中,24 m浓密机因其结构简单,维修方便,生产效率高而被广泛应用。

  1、存在问题

  由于该机的使用环境十分恶劣,其工作部分长期浸泡在矿浆中,极易被腐蚀,每到大修时,其部分机架和工作刮板都要重新制作更换,而由于设计结构的不对称,要恢复其设计的动力学平衡却绝非易事。常见现象是整个机架翻转,其中心支撑弹子盘一边受力,导致弹子盘中的滚珠脱落,无法运转,同时滚珠脱落后随着矿砂进入砂泵又造成砂泵损坏,产生连锁反应。恢复调整需要大量的时间、人力和物力,且调整又未必一次能够成功,严重影响生产,造成巨大损失。要解决这个问题,首先要掌握其动力学平衡原理。

24m浓密机结构图

  (1)结构及工作原理24m浓密机结构如图1所示。浓密池通常是混凝土建成的锅状,边缘深度约1.5m,中心深度3m左右。池中心是直径约1m的钢筋混凝土空心基柱。底部有矿砂导孔,与下面的矿砂泵房相通。池缘设有环状支承轨道和齿条环。

  浓密机机架是析架结构,在浓密池中整个浓密机机架靠浓密池中心的钢筋混凝土基柱和池缘的环形轨道支承。基柱顶端是一弹子转盘,上盘与机架相连,下盘固定在基柱上,滚子直径为050mm。当电机驱动齿轮在齿条环上旋转时,整个机架围绕混凝土基柱旋转(图1中Y轴)。机架底部是一排弧形刮板,机架旋转时刮板将沉淀下来的矿砂推向池中心,并由安装在池底的砂泵送出。矿浆不断向池中补充,不断沉淀,清水则通过池边溢出。

  (2)受力分析经受力分析可以看出,造成中心弹子盘滚子脱落的根源是工作元件刮板所受到来自矿浆的阻力Fi和Fi,相对X轴产生的力矩的差值,ΣFiri+ΣFi,ri,。

  ri和ri,在机架设计制作安装到位后就已确定,不能更改。而Fi和Fi,则受到4个方面的影响:①矿浆的浓度和沉淀速度以及处理量或产生能力的大小。在实际生产中,这些因素是不确定的;②刮板的面积,显然,面积越大所受到的阻力也越大,反之越小;③刮板安装时相对X轴的偏角的大小。可以看出,偏角越大刮板所受阻力越小,反之越大二④刮板的弧度或弯曲度,其曲率半径越大则刮板所受阻力越小,反之则越大。

  刮板的面积、偏角和弯曲度,这3个参数的确定,在浓密机的设计中,计算十分复杂,且还有诸如矿浆性质、生产能力等不确定因素的影响,在此只能作定性分析。在浓密机大修时,由于现场加工制作、焊接等条件限制,要准确确定这些参数更是困难,甚至不太现实。因此,更多的是凭经验,再参照设计图纸来进行掌控,这就必然导致上述现象的产生。

24m浓密机

  24 m浓密机的机架采用了非对称形式,如果不采取调整措施,相对X轴的力矩显然无法达到平衡。调整措施有二个方面,第一,就是对分布在Y轴两边的刮板面积、偏角和弯曲度采用不同的参数。由于分布于Y轴两边的两组力对X轴所形成的力矩方向相反,因而可以通过改变ΣFi和ΣFi,的大小来使这二组力矩趋于平衡,但这种方法控制难度较大,设计计算过于复杂,也不够精确。第二,就是对浓密机机架在浓密池边缘环形支承轨道上的支承点N2对X轴的位置进行偏移,这样凡就相对X轴产生一个反向力矩,从而平衡掉Y轴两边刮板对X轴产生的力矩差。但这种方法的局限是,支承点N2相对X轴偏移的距离不可能太大,调整幅度受到限制。因此其平衡力矩的能力也是有限的。

  由于24 m浓密机机架较长,其总长度达18 m以上,宽度也达2m,高度近3m,而其受力点又都分布在其尺寸的边缘。受力点离中心转盘的距离较大,那么机架受力变形是在所难免的。这就要求机架有较强的抗弯、抗扭曲刚度,尤其是机架尾部,基本上是悬臂式的。尾部产生的力矩直接对中心转盘产生损害,尽管力矩最终可以达到平衡,但由于机架的扭曲变形,仍然会对中心弹子转盘造成一定的影响,其结果是造成中心弹子转盘的磨损不均,缩短中心弹子盘的使用寿命,缩短大修周期。

  2、改进建议

  根据以上对24 m浓密机运转中的受力分析,结合笔者多年使用和检修经验,认为通过局部改进是可以改善受力状况,并延长其使用寿命和大修周期的,从使用的角度看也很有必要。现从2个方面提出如下改进建议:

24m浓密机

  (1)结构改进从以上的分析中大家知道,造成机架翻转导致滚珠脱落的根源是力矩不平衡,而力矩的不平衡的原因主要是机架的不对称。因此,如果大家采用对称结构的机架,其动力学平衡就能得到改善。第一,在垂直面上,机架的自重,由两点支承变成三点支承,中心转盘受力必是趋于平衡。第二,改悬臂结构为对称桥式结构,刮板均衡对称布置,就可消除其相对X轴产生的力矩差,同时不再受矿浆浓度、沉淀速度等的影响,刮板面积、安装偏角及弯曲度,只要保持基本一致,就不存在机架翻转的情况,刮板的制作也趋于简化。这将大大有利于浓密机的检修工作,并减少返修率。第三,对称结构增加刮板数量,这对提高工作效率和生产能力有很大帮助。如果相应增大浓密池的容积,增大矿浆输送能力,加快矿浆沉淀速度,将会使该机生产能力提高10%一 20%,甚至更高。

  (2)动力改进24 m浓密机的动力配置实际上非常简单,一台小型电动机,一台减速机,加一个驱动齿轮就组成了该机的驱动系统,投资很少。动力改进主要是满足两方面的需要,①配合结构改造。基架作对称改进以后,刮板数量相应增加,基架所受的阻力也相应增大,水平层面上的阻力矩相应增大,采用原动力系统作单边驱动,动力可能不足。对称性地增加一套驱动系统是有必要的,也有利于动力的平衡。②使用中的需要。由于矿山浓密机工作环境十分恶劣,在任何气候条件下都要24卜不间断工作,一旦动力出现故障不能运转,只要几十分钟的时间,沉淀的矿砂就会将整个机架压死,无法转动,需要将池中全部矿浆排出,并用高压水冲散沉积的矿砂。这可能要耗费几天的时间,才能恢复生产,尤其在冬季,员工的劳动强度很大,更重要的是影响整个选矿流程的生产。对称地增加一套驱动系统就能避免以上情况的发生,确保生产不间断进行,其效益是巨大的。

本文关键词: 浓缩机

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